Národné laboratórium v Los Alamos potrebuje výpočtový výkon aj pamäť s veľkou šírkou pásma na spustenie fyzikálnych simulácií s vysokou presnosťou, ktoré hodnotia stav jadrových hlavíc.
Majetok Spojených štátov tisícky jadrových hlavíc v zásobách jadrových zbraní ministerstva obrany. Veľkosť zásob sa za posledné polstoročie dramaticky znížila, ale zachovala sa existujúce zásoby – zahŕňajúce hlavice vyrábané väčšinou v 50. a 60. rokoch – sú komplikované prácu.
„S našimi zásobami sa to nemladí,“ povedal pre ZDNET Jim Lujan, programový riaditeľ HPC platforiem v Los Alamos National Lab (LANL). Ako hlavice starnú, hovorí, LANL má zodpovednosť za posúdenie toho, ako môže proces starnutia ovplyvniť ich bezpečnosť alebo výkon.
Inovácia
- Vyskúšal som Apple Vision Pro a je ďaleko za tým, čo som očakával
- Tento malý satelitný komunikátor je plný funkcií a pokoja
- Ako používať ChatGPT: Všetko, čo potrebujete vedieť
- Toto je mojich 5 obľúbených nástrojov AI na prácu
Samozrejme, nemôžete presne testovať jadrové hlavice - aspoň nie podľa Zmluvy o všeobecnom zákaze jadrových skúšok z roku 1996. Na splnenie svojho poslania laboratórium v Los Alamos využíva modelovanie a 3D simulácie. S najmodernejšími vysokovýkonnými výpočtovými nástrojmi môže laboratórium a jeho partneri vyrábať fyzikálne simulácie s vysokou presnosťou a môžu overiť svoje simulácie oproti skutočným a historickým javov.
Vláda na to používa pokročilé simulácie a výpočtovú techniku od 90. rokov minulého storočia. Výzvou však bolo, že „tieto problémy sú stále väčšie a väčšie,“ hovorí Lujan, „a vyžadujú si viac času... Niektoré z týchto fyzikálnych simulácií, ktoré robíme, môžu trvať od začiatku do konca šesť až osem mesiacov. Ak sa pozeráte na problém a nebudete mať odpoveď šesť až osem mesiacov, je trochu ťažké povedať: „OK, ups, nepochopil som to tu úplne správne. Musím to ísť upraviť."
Prečo sa tieto problémy zväčšujú a trvajú dlhšie? Časť výziev pramení zo skutočnosti, že výpočtové schopnosti sa jednoducho stali naozaj dobrými – na úroveň poukazujú na to, že CPU prekonali rýchlosť, ktorou môžu presúvať dáta dovnútra a von, aby mohli vykonávať aritmetiku operácií. Výpočtové systémy sa na prístup k týmto súborom údajov zvyčajne spoliehajú na pamäť DDR, ktorá je celá mimo čipu, čo vytvára prekážku.
Simulácie s vysokou presnosťou, ako sú tie, ktoré sa používajú na hodnotenie stavu jadrových zásob, využívajú obrovské súbory údajov. Ale snažiť sa používať výkonný procesor na spustenie pracovných zaťažení, ktoré využívajú obrovské súbory údajov, je trochu ako používať športové auto na vykonávanie úloh.
"Je to ako povedať, že máte auto, ktoré dokáže zrýchliť z nuly na sto za dve sekundy, ale ak neznesie všetky potraviny, aké efektívne je to auto, však?" hovorí Lujan. "Môžete mať skvelý pretekársky motor, ale ak nedokážete túto rýchlosť efektívne dodávať širokej škále aplikácií, je to náročné."
CPU radu Xeon Max
Na vyriešenie tohto problému je LANL v počiatočných fázach využívania novej Intel Max Xeon CPU Max Series (kódové označenie Sapphire Rapids HBM) – prvé procesory na báze x86 s pamäťou s vysokou šírkou pásma (HBM) na čip.
Intel tento týždeň uvádza na trh päť rôznych SKUS čipu s počtom jadier v rozsahu od 32 do 56. So 64 GB vstavanej pamäte s veľkou šírkou pásma budú procesory Xeon Max poskytovať dostatočnú pamäťovú kapacitu, aby vyhovovali väčšine bežných pracovných záťaží HPC – bez využitia pamäte DDR.
Okrem simulácie fyziky jadrových hlavíc sú procesory Max vhodné pre širokú škálu iných pracovných zaťažení HPC, ktoré sa spoliehajú na obrovské súbory údajov. Mohlo by to byť objavovanie liekov alebo genomika v priestore biologických vied alebo modelovanie klímy. Rastúci počet modelov AI, ako je Chat GPT, medzitým začína využívať obrovské súbory údajov.
„Túžime po tom, aby sme túto zvýšenú šírku pásma pamäte dostali blízko procesora, pretože to bude znamenať veľký rozdiel,“ hovorí Lujan. „Nenaháňame len rýchlosť. Snažíme sa dosiahnuť efektivitu a riešenie problémov."
Zatiaľ, hovorí Lujan, LANL zaznamenala zhruba 4- až 5-násobné zlepšenie výkonu s aplikáciami využívajúcimi Max CPU - bez toho, aby bolo potrebné vykonať akékoľvek úpravy aplikácií.
Veľkou výhodou portfólia Intel Max je schopnosť využiť oneAPI – bežný, otvorený programovací model založený na štandardoch.
„Vývojári môžu využiť všetky kódy, ktoré dnes majú na Xeone, a preniesť ich na Xeon Max bez akýchkoľvek zmien kódu,“ povedal pre ZDNET viceprezident Intelu Jeff McVeigh.
Aby sa otestovalo oneAPI, LANL sa pokúsil vziať aplikáciu s binárnym kódom a preniesť ju do Procesor Xeon Max -- dokázali ho spustiť bez akýchkoľvek zmien, so skromným výkonom zlepšenie.
"Takže veci bežia rýchlejšie, čo je skvelé," hovorí Lujan. „Ale miera úsilia, s ktorou sa dá rozpoznať zlepšenie výkonu, je veľmi minimálna. Mohli by sme prejsť na iné architektúry, ktoré by nám v niektorých ohľadoch mohli poskytnúť skromnejšie vylepšenia. Ak však musíme prepísať státisíce riadkov kódu, aby sme dosiahli tento výkon, sú s tým spojené náklady.“